Система управления двигателем: не парьте «мозги»

Электронный впрыск топлива... Сейчас столь же обычное определение, как ДВС, коробка передач или, например, колесо. Все, что было до него, не забыто, однако в нынешнее время присутствует в нашей жизни ограниченно — на ретротехнике, различных репликах или экзотических тюнинг-проектах. Не принимать же управляющую двигателем электронику (надо признать, еще 20 лет назад пугавшую своей эксплуатационной загадочностью) теперь могут только самые закоснелые ретрограды, живущие по принципу «а карбюратор лучше». Но каковы были истоки подобных систем, как они будут развиваться дальше и какие все-таки с ними могут быть проблемы?

От механики к электронике

Об истории непосредственного впрыска, как и том, что он появился раньше распределенного, мы уже рассказывали. Добавим лишь, что, вполне вероятно, эксперименты с подачей топлива прямо в камеру сгорания велись раньше 20-х и 30-х годов прошлого века. А просто впрыскивать бензин под давлением, есть такая информация, пытались еще в предпоследнем десятилетии XIX века. В 1915-16 же годах появился двигатель АМБС-1 (по именам создателей — Александр Микулин и Борис Стечкин). Будучи двухтактным и аксиальным, он якобы имел и механический direct injection (прямой впрыск). К сожалению, другие подробности изобретения не сохранились. А то, по какому принципу он работал, можно посмотреть ниже на видео.

Как мы знаем, непосредственный впрыск начал серийно осваиваться на моторах раньше распределенного, где форсунки расположены не в камерах сгорания, а за впускными клапанами. Что же касается его электронного обеспечения, то тут единого мнения не существует. Вроде бы еще в 1932 году подавать топливо (вероятно, бензин) в цилиндры с помощью электромагнитного клапана решился американец по фамилии Кеннеди. Его работой стал шестицилиндровый судовой двигатель, который спустя пару лет инженер установил на грузовик. И даже испытывал его. Но дальнейшая история проекта от нас скрыта. Вот об Alfa Romeo 6C2500 Super Sport известно больше. Созданная в 1939-м для соревнований, через год, не без помощи фирмы Caproni, она получила на свою 2,5-литровую рядную «шестерку» нечто подобное изобретению Кеннеди.

Двигатель 6C2500 SS оснащался подачей топлива с электронным управлением благодаря итальянскому же инженеру Оттавио Фускальдо, который, работая на авиастроительной фирме Caproni, занимался разработкой подобных систем. Впрысковая «шестерка» развивала 145 л.с. при 5500 об/мин против 120 сил на 4750 об/мин в варианте с тремя карбюраторами. И могла, кстати, работать на альтернативном топливе, например, растительном масле. Увы, система электромагнитных инжекторов оказалось ненадежной и погоды в гонках не сделала. Массово же вообще не предлагалась

Авиакомпания Caproni была не единственной, кто экспериментировал с электронными системами впрыска для двигателей самолетов. Большего успеха добилась американская фирма Bendix Aviation, что в 1952 году предложила свою систему — дорогую, «обеспечивающую» высокое содержание СО в выхлопных газах (кто тогда думал об экологии, да и несовершенно все было), но вполне работоспособную. А поскольку в авиации поршневой мотор уступал место реактивному, единственным способом сберечь инвестиции в разработки являлось предложить их автомобильным компаниям. Больше преуспела в этом та же компания Bendix, сумевшая заинтересовать своими исследованиями American Motors и Chrysler.

Первым автомобилем с электронным впрыском, добравшимся до конвейера, можно считать Nash Rambler Rebel, появившийся в 1957-м. Считается также, что это был едва ли не дебют такого сочетания — большая «восьмерка» (5,4 л) под капотом среднеразмерного седана (в длину модель была около пяти метров). Компания Nash вообще смело рушила различные стереотипы...

Если карбюраторный V8 Nash Rambler Rebel развивал 255 л.с., то с электронным впрыском его мощность поднялась до 288 сил. «Сотню» разменивал примерно за семь секунд. Что показательно, система Electrojector (так ее называли в Bendix), уже имела все типичные элементы — погружной насос, рампу, электромагнитные форсунки, датчик положения дроссельной заслонки, другие регуляторы и датчики, а также блок управления. Предлагалась, правда, опционально — за $395, что по тем временам было немало. К тому же двигатели с этим впрыском плохо пускались при отрицательных температурах. В итоге «электронный» Rambler Rebel разошелся числом всего в несколько экземпляров

Концерн Chrysler в 1958-59 годах запустил целый выводок моделей, чьи моторы питались бензином с помощью электроники от Bendix. Это собственно Chrysler 300D, DeSoto Adventurer (на фото), Dodge D500 и Plymouth Fury. «Восьмерки» были крупнее, чем у Nash, объемом от 5,7 до 6,4 л. Мощность, по разным данным, повышалась на 10-50 сил, максимум до 395 «лошадей». Но и стоила такая опция уже $637 — очень дорого! Причем проблемы были те же самые — нежелание пускаться в холода, отказы электронных компонентов, вызванные вибрациями и температурой, трудности с ремонтом. Каждая из моделей вряд ли была выпущена тиражом более 20 экземпляров...

Нужно отметить, что в это самое время за океаном, да и в Европе, распространение (хотя и не широкое) имел и механический впрыск. Пусть сложный по приводу и обилию движущихся частей, но зато не имевший слабой тогда электроники. А уж карбюратор был освоен на все сто. Кстати, GM и Ford идею перевода двигателей на «электрообеспечение» не поддержали изначально. Chrysler и AMC отказались после недолгих, как мы видим, по времени и тиражу экспериментов.

Chevrolet Corvette образца 1957 года и его 4,6-литровый V8 с механическим впрыском, развивавший 283 л.с. В Штатах такие системы выпускала фирма Rochester, в Германии и Англии — Kugelfischer и Lucas. Повышенную отдачу моторам они обеспечивали, расплачиваться же приходилось сложностью настройки/отладки и дополнительным ремонтом

Второй этап «электрификации» стартовал в Старом Свете. Именно туда, а конкретно в фирму Bosch, была продана лицензия на Electrojector. Немцы на основе его уже к концу 50-х разработали свой D-Jetronic, отличавшийся датчиком давления, установленным на впускном коллекторе и помогающим блоку управления рассчитывать необходимый объем бензина. Между тем, к тому времени в обиход начали входить карбюраторы с электронным управлением, обеспечивавшие нормальное приготовление горючей смеси за приемлемую стоимость. А форсировать спортивные моторы получением лучшего смесеобразования уже давно научились, используя два, три или четыре карбюратора. Сложная же и недешевая электроника была ли кому нужна?

Как выяснилось чуть позже, именно впрыск и его электронное управление позволяют легко уложить ДВС в соответствие экологическим требованиям, которые появились в середине 60-х в Калифорнии, в начале 70-х в Европе и в конце того же десятилетия в Японии. Первой ласточкой на пути массового внедрения электроники стал Volkswagen 1600 в версии Type 3E. Буква E в данном случае как раз и обозначала впрыск (от нем. Einspritzung).

Volkswagen 1500/1600 или Volkswagen Type 3, выпускавшийся с 1961 по 1973 годы, стал первым (в 1968-м) по-настоящему серийным автомобилем с электронным впрыском. При этом, в отличие от «американцев», его система была штатным оборудованием. Но мощности не добавляла — как развивала оппозитная «четверка» с воздушным охлаждением 55 сил, так и продолжала развивать. Зато по содержанию вредных выбросов в выхлопе этот «Супержук» (в своей основе машина имела платформу VW Kafer) смог первым, и на тот момент единственным из европейских автомобилей, уложиться в жесткие калифорнийские нормы

С того момента словно прорвало. В той или иной степени далеко не на всех моделях, но электронный впрыск начали использовать все европейские компании. Отдельного внимания заслуживает горьковский injection. То ли в 1962-м, то ли в 1965-м система появилась на 21-й Волге. У машины был бензонасос, расположенный на баке, четыре (!) форсунки и ЭБУ на транзисторах. Количество подаваемого топлива вычислялось по разрежению во впускном тракте. Положение дроссельной заслонки, как и расход воздуха, его температуры, не учитывались. Прогревочный режим осуществлялся обогащавшим смесь резистором, которым водитель управлял при помощи рукоятки, стоявшей вместо ручки подсоса. Та Волга опередила свое время, сама система — двигатель, на который устанавливалась. Впрыску, поднявшему мощность с 70 до 90 сил, а в версиях для спорта даже до 130, не было места в СССР.

Примерно в одно время с Волгой электронный впрыск получил еще один автомобиль — Москвич 408 «Турист». Будучи сам экспериментальным! Элегантный кабриолет с посадочной формулой 2+2 был построен в двух экземплярах, причем один из них имел наружные алюминиевые панели. И только один оснащался впрысковым мотором, чья мощность от этого увеличилась с 50 до 63 л.с. Серийно машина не выпускалась

Datsun Bluebird серии 610, появившийся в 1971, году стал первым массовым японским автомобилем с электронным впрыском топлива. 1,8-литровая версия SSS-E имела систему Bosch, но предлагалась только на внутреннем рынке. Очевидно, позже дебютировала модификация GTX-E с двухлитровым мотором, развивавшим 130 л.с. В первой половине 70-х впрыском обзавелись Honda и Toyota. В последнем случае речь идет о рядных «шестерках» серии M, которые были предшественниками моторов 1G и JZ

Механический впрыск еще существовал какое-то время. Та же фирма Bosch даже разрабатывала к нему электронные блоки управления. Хотя особой роли он уже не играл — как и карбюраторы. Они, оснащенные управляющей электроникой, прожили до середины 90-х — на простеньких комплектациях либо на своеобразных версиях. Например, у Honda Civic 1991 модельного года были моторы с двумя карбюраторами, которые, как, видимо, полагали в компании, способны точнее, чем распределенный впрыск, готовить смесь (или, может быть, у них просто оставался запас карбюраторов). Но и настраивать их, так считалось, удавалось лишь с большими потерями времени и не всегда положительным результатом.

Тем временем, электронный впрыск развивался. Так, в 1973 году у Bosch появился L-Jetronic, где L было взято от слова Luft, воздух. Там процессор отталкивался в расчетах не от давления воздуха — от его расхода, то есть уже имелся привычный нам расходомер. Примерно тогда же системы стали оснащать датчиком, определяющим содержание кислорода в выхлопных газах — лямбда-зондом. В конце 70-х дебютировал микропроцессор, оперировавший информацией в цифровом, а не аналоговом формате. Позже ему добавили функцию самодиагностики. А в 1995-м блок дроссельной заслонки стал электронно-управляемым. Само собой, все это на момент появления получали лишь модели верхних классов, и то не все или не сразу. Причем стоит отметить, что слегка опоздавшие японцы быстро нагнали европейских коллег. Если в Европе до середины 90-х еще в ходу был центральный, с одной форсункой, впрыск, то в Японии уже как минимум полтора десятилетия использовался исключительно распределенный. Ну а Россия здесь, несмотря на былые заслуги, оказалась в аутсайдерах. Карбюраторы канули в лету лишь в середине нулевых. Правда, сейчас даже электронный дроссель не вызывает удивления, так сказать, дожили.

Электрозависимость

Какие проблемы могут возникать с электронным впрыском или, точнее, непосредственно с блоком управления и другими элементами? В идеальных условиях что раньше, что теперь ЭБУ может работать годами, если не десятилетиями. Текстолитовая подложка, конденсаторы-процессоры, «дорожки» между компонентами — чему там выходить из строя? Нет, конечно, есть исключения. К примеру, на определенных моторах Mitsubishi в самом начале 90-х электролитические конденсаторы в «мозгах» «давали течь», чем частично уничтожали плату. Отечественные ЭБУ, которые устанавливались на российские машины в конце 90-х и начале 2000-х, не отличались большим ресурсом. А вообще блок управления — один из самых надежных элементов автомобиля. Даже с учетом высоких температур, если расположен под капотом, и вибраций. Но, безусловно, не принимая во внимание других «внешних воздействий», о чем ниже.

На отечественных автомобилях электронный впрыск серийно начал появляться в начале 90-х годов. Но только на экспортных версиях. Вроде бы все комплектующие были импортными. К концу десятилетия в России освоили выпуск собственных контроллеров, однако их ресурс был невысок. И сейчас вся электроника опять же импортная

А есть ли «национальные» особенности? Европейские «мозги» (Bosch, Siemens), имея блок оперативной памяти, уже давно давали себя перешивать. Японские производители (Fujitsu, Nippon Denso, Hitachi) такого до недавнего времени не позволяли. Информация в их процессоры была «вбита» жестко, без возможности ее коррекции. Причем под конкретную модель автомобиля, двигатель/коробку и даже рынок сбыта. Что-то, конечно, можно было заимствовать от других машин или моторов, однако в большинстве случаев сгоревший или механически поврежденный ЭБУ требовал поиска такого же донора. Если это была какая-нибудь экспортная, для Европы, модель, попавшая в Сибирь или на Дальний Восток, возникали определенные трудности. Впрочем, уже минимум десятилетие «шьются» и «японцы».

Еще надо сказать, что до середины 80-х, а в некоторых случаях и на моделях 90-х годов или даже позже, островные компании не «засекречивали» платы, используя общепринятые обозначения элементов на них. Bosch изначально «доверял» свои изделия только профессионалам — попытки ремонтировать их после приемников/телевизоров обычно заканчивались плачевно. Теперь подобная секретность — общее место. Нет и былой привязки японских производителей к своим электронщикам. На экспортных версиях может быть установлен тот же Bosch. Основные же веяния современности заключаются в том, что нынешние блоки управления стали нежнее прежних. Тут лучше дать слово специалистам.

Роман Дмитриев, автоэлектрик СТО «АТЕ-Студио», стаж по специальности более десяти лет

— Нельзя не сказать об особенностях расположения ЭБУ на некоторых моделях. А именно нахождении их под капотом. Таким противопоказана мойка двигателя под давлением. Иные автомобили ее все-таки переносят, но, например, Audi Q7 с выгоревшими из-за попадания воды внутрь корпуса платами — гость в сервисе нередкий. Бывает, в частности на BMW, риск осадков в виде омывающей жидкости, чей сток с лобового стекла проходит прямо по «мозгам». Их корпусы, безусловно, загерметезированы, однако попадание внутрь происходит по вентиляционному отверстию, прикрытому пластиковой заглушкой. А, скажем, у некоторых Ford блоки располагаются за передним крылом и почти гарантированно ломаются при повреждении его в аварии.

Черная заглушка на корпусе контроллера прикрывает вентиляционное отверстие. В теории должна быть герметична, однако при попадании воды в межсезонье циклы заморозки/разморозки способны пустить под нее влагу. Да и ссыхается со временем

Многие производители почему-то особо не задумываются о расположении блоков управления и уж тем более не принимают во внимание российской специфики эксплуатации. Например, того, что поддельная «омывайка» способна быть настолько агрессивной, что может разъедать резиновые уплотнители, кабели и платы модулей

И все же чаще ЭБУ выводят из строя сами владельцы. Мало кто знакомится с инструкцией по эксплуатации, а гаджетов, которыми можно нагрузить,например, гнездо прикуривателя или розетки, сейчас полно. Отсюда перегрузка сети, перегорание предохранителей. Вместо родных ставят «более мощные», тогда горят уже различные блоки управления, которых в современном автомобиле немало. Другой вариант «накрыть» систему — использовать китайские предохранители. У них маркировка и сечение перемычек отличаются от фактических характеристик. При заявленных пяти амперах могут держать и 10, и 20. Кстати, в случае, если нет оригинальных предохранителей, лучше приобретать отечественные — гарантированное соответствие декларируемых качеств реальным.

Слева китайский предохранитель на 5 А, в центре на 10 А — сечение перемычки у них одинаковое. Справа тот, который можно ставить без опаски. Легко сравнить их «начинку». К тому же контакты последнего выполнены из анодированной меди, в то время как у поддельных деталек они из алюминия

Использовать сторонние приборы нужно осмысленно. Особенно на «европейцах», чьи бортовые сети и без того сильно нагружены многочисленными штатными потребителями тока. Между прочим, эти приборы требует бережного отношения при разного рода ремонтах. На фото блок из чейнджера и навигации, который пострадал от разгерметизации электрогидравлического привода крышки багажника

Системы современных автомобилей значительно сложнее, чем, скажем, 15-20 лет назад. Блоков управления может быть несколько десятков — от модулей ABS/ESP до контроллеров сидений и зеркал с памятью. Тот, который на фото, отвечал за привод двери багажника

Еще один способ получить замыкание — экономия на аккумуляторе. Дешевый, некачественный дает течь, в то время как на многих «немцах» он обычно установлен в багажнике или под водительским сиденьем. Как раз в месте сосредоточения различных блоков и разъемов. Что сделает с ними электролит, объяснять, наверное, не стоит.

Аккумулятор на автомобилях из премиум-сегмента стал вещью, за которой должны следить исключительно дилеры. Порой не зная точно, где он расположен, его и найти-то сложно. Рядом же обязательно обнаружатся различные платы, которые могут пострадать от утечек электролита. Более того, был случай, когда ненадетая на заводе трубка для отвода паров из батареи спровоцировала их концентрацию в багажнике и возгорание

Да и в принципе неправильная эксплуатация АКБ — одна из основных причин проблем. Так, заряжать батарею нужно лишь сняв ее с автомобиля. Прикуриваясь от другой машины, необходимо включать на ней все источники питания. В том и другом случае это позволит избежать губительных для блоков управления скачков напряжения. Такой вариант, как установка свежего аккумулятора, пуск на нем и последующее снятие клемм для того, чтобы вернуть свой севший, тоже должна проходить с нагрузкой сети всеми возможными средствами. Правда, это я бы вообще не советовал. Если и раньше автомобили не всегда выносили подобное, то теперь шанс попасть на ремонт возрос многократно. Особенно у «европейцев», где все параметры просчитаны очень точно.

Хотя опасны не только короткие замыкания. Оставляя машину на долгую стоянку, советую отключать АКБ. В любом ЭБУ есть функция защиты информации при сбросе клеммы. Потом система встанет в аварийный режим. Но все ошибки обнуляются на сканере, что сравнительно недорого. А вот если аккумулятор не отключен и происходит его естественная разрядка, то последствия окажутся куда хуже. Блок оперативной памяти потеряет корректную информацию, а ее восстановление дорого и продолжительно.

Бывает, что на современных автомобилях встречается внешний, вынесенный куда-то выключатель массы. Но и в случае если его нет, лучше добраться до батареи и скинуть клемму

Как отмечают ремонтники, перешивается все. К тому же, далеко не всегда обязательно искать оригинальный блок управления. Достаточно найти его от того же производителя и чтобы «железо» было идентично, а уж софт зальется. Вообще же бэушный модуль стоит порядка 15-20 тыс. руб., его восстановление обычно втрое-вчетверо дешевле

В общем, при всей сложности у современных систем управления даже есть плюсы. Другое дело, что и подходить к эксплуатации автомобилей с ними нужно, забыв о прошлых принципах вроде «подкурил — поехал, и никаких проблем».